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锂电池自放电概念描述

作者:青岛锐捷    发布时间 : 2022-03-29    类型:技术百科

可别小看锂电池自放电的影响,自放电过大不但会影响用户体验,可能也暗藏着某些危险因素。


自放电的定义


电池在开路状态时,其存储的电量自发被消耗的现象称为电池的自放电,又称电池的荷电保持能力,即在一定环境条件下,电池储存电量的保持能力。


理论上,荷电状态下电池的电极处于热力学不稳定状态,电池内部会自发进行物理或者化学反应,导致电池化学能的损失。


自放电也是衡量电池性能的重要参数之一,不同类型的电池自放电因素和大小各相同。锂电池的自放电率要略优于铅酸电池,明显好于镍氢电池。


自放电的类型


自放电按照反应类型的不同可以分为物理自放电和化学自放电。


一般来说,物理自放电所导致的能量损失是可恢复的,而化学自放电所引起的能量损失则是基本不可逆的。


物理自放电


物理自放电:由物理因素引起的自放电。此时,电池内部有部分电荷从负极到达正极,与正极材料发生还原反应。


其原理与常规放电不太相同,正常放电时电子路径是外电路,速率很快,而自放电时电子路径是电解液,速率很慢。


物理自放电受温度影响小,持续的物理自放电可能会导致电池开路电压为零,但其所引起的能量损失一般是可恢复的。


导致物理自放电的原因一般为物理微短路。当隔膜因为某种因素被破坏后便会造成物理微短路。主要有以下几种形式:1.集流体上的毛刺;2. 隔膜表面存在颗粒较大的粉尘;3. 正/负极片上残留的金属杂质。


化学自放电


化学自放电:电池内部自发的化学反应导致的电压下降、容量衰减。发生化学自放电时,正/负极之间并没有电流形成,而是在电池的正/负极以及电解液之间发生了一系列复杂的化学反应,导致正极被消耗,电池电量减少。


另外,电池内部的自放电过程是复杂的,两种自放电可能在同时进行。


化学反应受温度影响较大。此外,化学自放电不会像物理自放电那样造成电荷消耗殆尽。


锂电池中,化学副反应消耗了电解液中的锂离子,从而导致嵌入/脱出锂离子数目减少,进而导致电池的容量减小。无论是化学副反应,还是电极的消耗,均是不可逆的。


分别从正极、负极、电解液方面来分析自放电:1. 正极:正极/电解液界面之间的副反应以及正极中过渡金属离子的溶解;2. 负极:负极/电解液界面之间的副反应以及电子-离子-电解质复合体的形成;3. 电解液:电极材料在电解液中的溶解;电解液或杂质对负极表面的腐蚀;电极被电解液分解的不溶固体或气体覆盖而形成钝化层等。


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(上述文章转载自OFweek锂电网)

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